葉彥輝 盛基峰 王國偉 柳羽 王宇桃 韓艷英

（西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，西藏 林芝 860000）

果園生草具有改良土壤理化性質(zhì)、調(diào)節(jié)果園生態(tài)環(huán)境、抑制雜草和病害、促進果樹生長發(fā)育的生產(chǎn)生態(tài)效應(yīng)。果園行間生草是指在果樹行間種植一年生或多年生草本植物的土壤管理方式。早在20 世紀(jì)90 年代，果園行間種草的土壤管理制度就已開始在我國進行推廣，但發(fā)展至今，只有山東、福建、山西等地得到小范圍推廣，全國范圍內(nèi)其他地區(qū)仍以清耕為主，果園生草模式仍然處于試驗推廣與小面積應(yīng)用階段［1-3］。近些年，有關(guān)行間生草對果園土壤物理性質(zhì)影響的研究較多，生草可以改善葡萄園［4］、蘋果園［5,6］土壤物理性質(zhì)，提高土壤總孔隙度，降低土壤容重。如李艷麗［7］研究認為：相對于清耕，行間種植三葉草能降低土壤溫度和土壤容重，提高土壤含水量和孔隙度。這些研究多集中在南方果園和黃土高原地區(qū)，結(jié)論也比較一致，行間生草都能降低土壤容重，提高土壤水分，改善土壤結(jié)構(gòu)［8-10］。迄今為止，行間生草對西藏高原梨園土壤物理性質(zhì)的影響研究未見系統(tǒng)報道。

林芝市是西藏高原梨果主要產(chǎn)區(qū)之一。以林芝地區(qū)為代表的西藏高原特色梨果產(chǎn)業(yè)逐漸成為促進自治區(qū)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，有效解決“三農(nóng)”問題，進一步改善生態(tài)環(huán)境的支柱產(chǎn)業(yè)之一。梨果產(chǎn)業(yè)是一種區(qū)域集體化、勞動集約化的管理模式［11］，目前，西藏地區(qū)多數(shù)果園主要為河灘地、“上山下園”等立地類型，大多是旱地“雨養(yǎng)”果園，加之果園生產(chǎn)管理條件不足、梨農(nóng)對梨園土壤不了解，長期采取清耕措施，人為干預(yù)嚴(yán)重導(dǎo)致梨園地表長期處于裸露狀態(tài)，土壤結(jié)構(gòu)破壞，土壤保肥保水能力逐年下降，影響梨樹生長發(fā)育。改善西藏梨園土壤物理性狀，提高蓄持和供應(yīng)水肥的能力對當(dāng)?shù)乩嫔a(chǎn)至關(guān)重要。本試驗以林芝市巴宜區(qū)西藏農(nóng)牧學(xué)院林學(xué)試驗梨園土壤為試材，以清耕為對照，進行種植白三葉草和種植土豆處理，探討行間生草對梨園土壤物理性質(zhì)的影響，旨在豐富生草對梨園土壤物理性質(zhì)影響的研究體系，以期為西藏高原梨園土壤管理制度的改善、梨園生草培肥地技術(shù)的推廣應(yīng)用以及建設(shè)生態(tài)梨園提供理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地位于西藏自治區(qū)林芝市巴宜區(qū)八一鎮(zhèn)西藏農(nóng)牧學(xué)院林學(xué)基地（29°33′14″E、94°28′20″N），海拔2995m，屬于藏東南溫暖濕潤性氣候。冬季干燥，夏季多雨，土壤為偏酸性沙壤土。該地區(qū)全年平均溫度為8.6℃，極端最高氣溫為30.2℃，極端最低氣溫為-15.6℃，全年日平均氣溫≥10℃的日數(shù)為159.2 d，≥10℃以上活動積溫為2225.7℃；年平均降雨量為634.2 mm，降水時間不均勻，主要集中在夏季（6—9月）；最晚晚霜出現(xiàn)在5 月上旬，最早早霜出現(xiàn)在9月下旬。梨園建立于2018年3月，主要栽植品種為“黃金”梨，株行距3m×2m，南北行向，可噴灌。

2 試驗方法

2.1 試驗設(shè)計

試驗樣地采用行間生草，設(shè)置清耕區(qū)（CK）、白三葉生草區(qū)（豆科）和土豆區(qū)（茄科）3 個處理區(qū)，各處理均設(shè)置3 個重復(fù)小區(qū)。每個重復(fù)小區(qū)面積30m2，生草草種于2018 年5 月播種。各處理小區(qū)立地、土壤等田間管理條件均一致。

2.2 土壤樣品采集及處理

2019 年6 月上旬在各處理小區(qū)按“Z”字形隨機取樣，用環(huán)刀分別采集0cm～10cm、10cm～20cm、20cm～30cm 三個層次土壤樣品，每個土層取3 個環(huán)刀并編號帶回實驗室，分別用以測定土壤容重、土壤孔隙度（總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度）、土壤水分含量（田間持水量、飽和含水量、毛管含水量）、土壤排水能力等各項物理指標(biāo)。

2.3 測試方法

土壤容重和田間持水量測定采用環(huán)刀法（環(huán)刀體積為100cm3）。土壤總孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、飽和含水量、毛管含水量、排水能力的測定采用環(huán)刀法和浸水法；參照中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林土壤分析方法》［12］計算公式對各物理性質(zhì)進行計算。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用單因素方差分析(One-Way ANOVA,LSD) 比較不同處理間的差異顯著性，各土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性采用Pearson 相關(guān)分析完成。以上統(tǒng)計分析均在SPSS17.0 軟件中進行。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤容重

本梨園試驗區(qū)土壤容重變化范圍為1.017～1.215，其中不同生草區(qū)的土壤容重大小順序為：清耕區(qū)＞土豆區(qū)＞白三葉區(qū)；不同生草區(qū)的同一土層，土壤容重表現(xiàn)為：10cm～20cm 土層清耕區(qū)差異顯著性高于白三葉區(qū)和土豆區(qū)（P ＜0.05），其他層次的生草處理間差異不顯著；同一生草區(qū)不同土層間土壤容重表現(xiàn)為：白三葉區(qū)10cm～20cm 土層容重差異顯著性低于0～10cm 和20cm～30cm 土層土壤（P ＜0.05），清耕區(qū)和土豆種植區(qū)的各土層將差異不顯著（表1）。該研究說明種植白三葉草和土豆均可顯著降低10cm～20cm土層土壤容重，且白三葉效果較高于土豆。

表1 不同生草區(qū)土壤容重變化特征

3.2 土壤孔隙度

不同生草土壤孔隙度（表2）變化，在0cm～30cm 垂直剖面上，清耕區(qū)土壤總孔隙度為0cm～10cm 土層最高，白三葉區(qū)和土豆區(qū)土壤總孔隙度均為10cm～20cm 土層最高，果園種植白三葉和土豆降低了土壤孔隙度，但沒有改變土壤孔隙的基本狀態(tài)，土壤毛管孔隙度大于非毛管孔隙度。0cm～10cm 土層，總孔隙度和毛管孔隙度均表現(xiàn)為清耕區(qū)＞白三葉區(qū)＞土豆區(qū)，10cm～20cm 土層，總孔隙度和毛管孔隙度均表現(xiàn)為土豆區(qū)＞清耕區(qū)＞白三葉區(qū)，20cm～30cm 土層，總孔隙度和非毛管孔隙度均表現(xiàn)為土豆區(qū)＞清耕區(qū)＞白三葉區(qū)。同一生草區(qū)不同土層，白三葉區(qū)20cm～30cm 土層總孔隙度差異顯著性低于0cm～10cm 和10cm～20cm 土層（P＜0.05），同一土層不同生草區(qū)，10cm～20cm 土層土豆區(qū)總孔隙度差異顯著性高于清耕區(qū)和白三葉區(qū)（P ＜0.05），在20cm～30cm 土層白三葉區(qū)差異顯著性低于清耕區(qū)和土豆區(qū)（P ＜0.05）。清耕區(qū)僅0～10cm 土層孔隙度大于白三葉區(qū)和土豆區(qū)，但＞10 cm 土層土壤孔隙度較小、易板結(jié)，而種植白三葉草和土豆均可顯著提高10cm～20cm 和20cm～30cm土層土壤孔隙度，且對于10cm～20cm 土層種植土豆的效果較好，對于20cm～30cm 土層種植白三葉草的效果較好。

表2 不同生草區(qū)土壤孔隙度變化特征

3.3 土壤水分

土壤對各種水分的調(diào)節(jié)與控制性能(飽和含水量、毛管含水量、田間持水量、排水能力)能較好地反映林地土壤的保水、供水能力，也能間接影響梨樹的生長發(fā)育。表3 反映了不同處理土壤保水能力和排水能力。0～10cm 土層，飽和持水量、田間持水量和排水能力表現(xiàn)為白三葉區(qū)＞土豆區(qū)＞清耕區(qū)。10cm～20cm土層，飽和持水量和田間持水量表現(xiàn)為白三葉區(qū)＞清耕區(qū)＞土豆區(qū)，毛管持水量和田間持水量表現(xiàn)為清耕區(qū)＞白三葉區(qū)＞土豆區(qū)。20cm～30cm 土層，飽和持水量、毛管持水量、田間持水量和排水能力均表現(xiàn)為土豆區(qū)高于清耕區(qū)和白三葉區(qū)。白三葉區(qū)0～10cm 土層飽和持水量均值顯著高于10cm～20cm、20cm～30cm土層，且0～10cm 土層田間持水量顯著高于清耕區(qū)（P＜0.05），土豆區(qū)土壤水分指標(biāo)與清耕和白三葉區(qū)無顯著差異，說明種植白三葉草對各土層田間持水量和飽和持水量可以產(chǎn)生較明顯的影響，且能有效的提高淺層土壤的田間持水量。

表3 不同生草區(qū)土壤持水量變化特征

3.4 各指標(biāo)間相關(guān)性

土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間是具有一定的相關(guān)性的，Pearson 相關(guān)性結(jié)果表明，土壤總孔隙度和毛管孔隙度均與飽和持水量、毛管持水量以及田間持水量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（r＞0.6,P＜0.05），說明隨著土壤孔隙度的升高，土壤能夠存儲的水分增加。土壤排水能力與非毛管孔隙度及田間持水量與呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（P ＜0.05），說明土壤水分含量越高，土質(zhì)越疏松，排水能力越好。但本研究中不同生草處理后的土壤容重與其他物理指標(biāo)間均無顯著相關(guān)關(guān)系。如表4 所示。

表4 各物理指標(biāo)間相關(guān)性系數(shù)

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

土壤容重作為評價土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)，可以反映出土壤熟化程度，且土壤容重大小反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的高低［13,14］。土壤總孔隙度為單位體積土壤孔隙所占的百分比，土壤總孔隙度包括毛管孔隙和非毛管孔隙，由土壤容重和比重決定［15,16］。不同類型生草試驗結(jié)果表明，果園生草可對土壤容重、孔隙度等產(chǎn)生顯著影響［17,18］，本試驗中，清耕區(qū)由于人類頻繁的活動干擾，導(dǎo)致表層土壤被反復(fù)踩踏，且土壤長期處于裸露狀態(tài)，使土壤變得緊密，從而使土壤容重、飽和持水量、田間持水量排水能力偏大，毛管含水率偏?。欢N植白三葉草和土豆均能降低土壤容重，增加土壤孔隙度，一定程度上改善了土壤的物理性質(zhì)。此外，白三葉草根系較土豆根系發(fā)達，促使三葉草種植區(qū)土質(zhì)更疏松，孔隙度變大，土壤蓄水保水能力相應(yīng)增強，且表層（0cm～10cm）土壤物理性質(zhì)的改善優(yōu)于深層土壤。行間生草對西藏高原梨園土壤物理性質(zhì)的影響程度有所不同，總體趨勢為行間生草促進了梨園土壤物理性質(zhì)的持續(xù)改善。對于生草后土壤物理性質(zhì)的變化與梨樹生長發(fā)育存在的關(guān)系，有待進一步研究探討。

本研究還對8 個土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系進行了分析，其中有15 組（54%）物理指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系達到了顯著或極顯著，這與張孝存［19］評價土壤質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)集的相互關(guān)聯(lián)程度較一致，表明該試驗梨園土壤物理性質(zhì)指標(biāo)間具有較高的相關(guān)性，行間生草種植能同時使多個物理性質(zhì)得以改改善，進一步為梨園土壤耕作管理制度的制定提供依據(jù)。

4.2 結(jié)論

（1）白三葉草和土豆均可改善土壤容重和孔隙度，土壤容重大小為清耕區(qū)、土豆區(qū)、白三葉區(qū)，總孔隙度大小為清耕區(qū)、白三葉區(qū)、土豆區(qū)。對于土壤容重而言，種植白三葉效果優(yōu)于土豆；對于土壤孔隙度而言，土豆對10cm～20cm 土層、白三葉草對20cm～30cm 土層改善效果較好。

（2）生草處理對梨園土壤田間持水量、飽和持水量以及排水能力均比清耕區(qū)有較不同程度的提高，種植白三葉的效果更佳，有利于梨園在多雨季節(jié)貯集較多降水。

（3）土壤容重與孔隙度和持水量間無顯著相關(guān)關(guān)系，而總孔隙度與毛管孔隙度、飽和含水量、毛管含水量及田間持水量與極顯著正相關(guān)關(guān)系，田間持水量與毛管孔隙度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤排水能力與非毛管孔隙度和田間持水量與極顯著負相關(guān)。